Hemijske reakcije eksplozivnih transformacija. Klasifikacija hemijskih reakcija Formule hemijskih reakcija sa zvukom

Tokom hemijskih reakcija, jedna supstanca se pretvara u drugu (ne treba je mešati sa nuklearnim reakcijama, u kojima se jedan hemijski element pretvara u drugi).

Svaka hemijska reakcija je opisana hemijskom jednadžbom:

Reaktanti → Proizvodi reakcije

Strelica pokazuje smjer reakcije.

Na primjer:

U ovoj reakciji metan (CH 4) reagira s kisikom (O 2), što rezultira stvaranjem ugljičnog dioksida (CO 2) i vode (H 2 O), tačnije vodene pare. Upravo takva reakcija se dešava u vašoj kuhinji kada upalite plinski plamenik. Jednačinu treba čitati ovako: Jedan molekul plina metana reagira s dva molekula plina kisika i proizvodi jedan molekul ugljičnog dioksida i dva molekula vode (vodena para).

Zovu se brojevi koji se nalaze ispred komponenti hemijske reakcije koeficijenti reakcije.

Događaju se hemijske reakcije endotermni(sa apsorpcijom energije) i egzotermna(sa oslobađanjem energije). Sagorijevanje metana je tipičan primjer egzotermne reakcije.

Postoji nekoliko vrsta hemijskih reakcija. Najčešći:

• reakcije povezivanja;
• reakcije raspadanja;
• pojedinačne zamjenske reakcije;
• reakcije dvostrukog pomaka;
• oksidacijske reakcije;
• redoks reakcije.

Složene reakcije

U složenim reakcijama najmanje dva elementa formiraju jedan proizvod:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- formiranje kuhinjske soli.

Treba obratiti pažnju na bitnu nijansu reakcija jedinjenja: u zavisnosti od uslova reakcije ili proporcija reagensa koji ulaze u reakciju, njen rezultat mogu biti različiti proizvodi. Na primjer, pod normalnim uvjetima sagorijevanja uglja, proizvodi se ugljični dioksid:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Ako je količina kisika nedovoljna, tada nastaje smrtonosni ugljični monoksid:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Reakcije razgradnje

Ove reakcije su, takoreći, suštinski suprotne reakcijama spoja. Kao rezultat reakcije raspadanja, supstanca se raspada na dva (3, 4...) jednostavnija elementa (spojene):

• 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- razlaganje vode
• 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- razlaganje vodikovog peroksida

Reakcije jednog pomaka

Kao rezultat reakcija pojedinačne supstitucije, aktivniji element zamjenjuje manje aktivni u spoju:

Zn (s) + CuSO 4 (rastvor) → ZnSO 4 (rastvor) + Cu (s)

Cink u otopini bakar sulfata istiskuje manje aktivni bakar, što rezultira stvaranjem otopine cink sulfata.

Stepen aktivnosti metala u rastućem redoslijedu aktivnosti:

• Najaktivniji su alkalni i zemnoalkalni metali

Jonska jednadžba za gornju reakciju će biti:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Jonska veza CuSO 4, kada se rastvori u vodi, raspada se na kation bakra (naelektrisanje 2+) i sulfatni anjon (naelektrisanje 2-). Kao rezultat reakcije supstitucije, formira se kation cinka (koji ima isti naboj kao kation bakra: 2-). Imajte na umu da je sulfat anion prisutan na obje strane jednadžbe, tj. prema svim pravilima matematike, može se smanjiti. Rezultat je ionsko-molekularna jednadžba:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reakcije dvostrukog pomaka

U reakcijama dvostruke supstitucije, dva elektrona su već zamijenjena. Takve reakcije se još nazivaju reakcije razmene. Takve reakcije se odvijaju u rastvoru sa stvaranjem:

• nerastvorljiva čvrsta supstanca (reakcija taloženja);
• voda (reakcija neutralizacije).

Reakcije taloženja

Kada se rastvor srebrnog nitrata (soli) pomeša sa rastvorom natrijum hlorida, nastaje srebro hlorid:

Molekularna jednadžba: KCl (rastvor) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

jonska jednadžba: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekularna ionska jednadžba: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Ako je jedinjenje rastvorljivo, biće prisutno u rastvoru u ionskom obliku. Ako je jedinjenje nerastvorljivo, istaložiće se i formirati čvrstu supstancu.

Reakcije neutralizacije

To su reakcije između kiselina i baza koje rezultiraju stvaranjem molekula vode.

Na primjer, reakcija miješanja otopine sumporne kiseline i otopine natrijevog hidroksida (lužina):

Molekularna jednadžba: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

jonska jednadžba: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Molekularna ionska jednadžba: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) ili H + + OH - → H 2 O (l)

Reakcije oksidacije

To su reakcije interakcije tvari s plinovitim kisikom u zraku, pri čemu se u pravilu oslobađa velika količina energije u obliku topline i svjetlosti. Tipična reakcija oksidacije je sagorijevanje. Na samom početku ove stranice je reakcija između metana i kiseonika:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Metan spada u ugljovodonike (jedinjenja ugljika i vodika). Kada ugljovodonik reaguje sa kiseonikom, oslobađa se mnogo toplotne energije.

Redox reakcije

To su reakcije u kojima se razmjenjuju elektroni između atoma reaktanata. Reakcije o kojima je bilo riječi gore su također redoks reakcije:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reakcija jedinjenja
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reakcija oksidacije
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reakcija pojedinačne supstitucije

Redox reakcije s velikim brojem primjera rješavanja jednadžbi metodom ravnoteže elektrona i metodom polureakcije opisane su što je detaljnije moguće u odjeljku

Oslobađanje zvuka u hemijskim reakcijama najčešće se opaža prilikom eksplozija, kada nagli porast temperature i pritiska izaziva vibracije u vazduhu. Ali možete i bez eksplozija. Ako sipate malo sirćeta na sodu bikarbonu, čuje se šištanje i oslobađa se ugljični dioksid: NaHCO3 + CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2. Jasno je da se u bezvazdušnom prostoru neće čuti ni ova reakcija ni eksplozija.

Drugi primjer: ako sipate malo teške koncentrovane sumporne kiseline na dno staklenog cilindra, a zatim sipate sloj laganog alkohola na vrh, a zatim postavite kristale kalijum permanganata (kalijev permanganat) na granicu između dvije tečnosti, će čuti prilično glasno pucketanje, a svijetle iskre su vidljive u mraku. Evo jednog vrlo zanimljivog primjera "hemije zvuka".

Svi su čuli kako plamen tutnji u peći.

Šum se čuje i ako zapalite vodonik koji izlazi iz cijevi i spustite kraj cijevi u konusnu ili sferičnu posudu. Ova pojava je nazvana pevajući plamen.

Poznata je i potpuno suprotna pojava - efekat zvuka zvižduka na plamen. Plamen može, takoreći, "osjetiti" zvuk, pratiti promjene u njegovom intenzitetu i stvoriti neku vrstu "svjetlosne kopije" zvučnih vibracija.

Dakle, sve je na svijetu međusobno povezano, uključujući čak i tako naizgled udaljene nauke kao što su hemija i akustika.

Razmotrimo posljednji od gore navedenih znakova kemijskih reakcija - taloženje taloga iz otopine.

U svakodnevnom životu takve reakcije su rijetke. Neki vrtlari znaju da ako za borbu protiv štetočina pripremite takozvanu bordosku tekućinu (nazvanu po gradu u Francuskoj Bordou, gdje su njom prskani vinogradi) i da to učinite, pomiješajte otopinu bakar sulfata s vapnenim mlijekom , formiraće se talog.

Danas malo ko sprema bordosku tečnost, ali svi su videli vagu u kotliću. Ispostavilo se da je i ovo talog nastao tokom hemijske reakcije!

Ovo je reakcija. U vodi ima malo rastvorljivog kalcijum bikarbonata Ca(HCO3)2. Ova tvar nastaje kada podzemna voda, u kojoj je otopljen ugljični dioksid, prodire kroz vapnenačke stijene.

U tom slučaju se odvija reakcija rastvaranja kalcijum karbonata (od toga se prave krečnjak, kreda i mermer): CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2. Ako voda sada ispari iz otopine, reakcija počinje ići u suprotnom smjeru.

Voda može ispariti kada otopina kalcijum bikarbonata skupi kapi na stropu podzemne pećine i te kapi povremeno padaju.

Tako nastaju stalaktiti i stalagmiti. Obrnuta reakcija se također javlja kada se otopina zagrije.

Ovako nastaje kamenac u čajniku.

I što je više bikarbonata bilo u vodi (tada se voda naziva tvrda), to se više formira kamenac. A nečistoće željeza i mangana čine ljusku ne bijelom, već žutom ili čak smeđom.

Lako je provjeriti da je vaga zaista karbonatna. Da biste to učinili, morate ga tretirati octom - otopinom octene kiseline.

Kao rezultat reakcije CaCO3 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + + H2O + CO2, mjehurići ugljičnog dioksida će se osloboditi, a kamenac će početi da se otapa.

Navedeni znakovi (ponovimo ih još jednom: oslobađanje svjetlosti, topline, plina, sedimenta) ne dozvoljavaju nam uvijek da kažemo da se reakcija zaista odvija.

Na primjer, na vrlo visokoj temperaturi kalcijum karbonat CaCO3 (kreda, krečnjak, mermer) se raspada i nastaju kalcijum oksid i ugljen dioksid: CaCO3 = CaO + CO2, a tokom ove reakcije se toplotna energija ne oslobađa, već se apsorbuje i izgled supstance se malo menja.

Još jedan primjer. Ako pomiješate razrijeđene otopine klorovodične kiseline i natrijum hidroksida, tada se ne uočavaju vidljive promjene, iako se javlja reakcija HC1 + NaOH = NaCl + H2O. U ovoj reakciji su se kaustične supstance - kiselina i alkalija "ugasile" jedna drugu, a rezultat je bio bezopasni natrijum hlorid (kuhinjska so) i voda.

Ali ako pomiješate otopine hlorovodonične kiseline i kalijum nitrata (kalijev nitrat), tada neće doći do kemijske reakcije.

To znači da nije uvijek moguće samo po vanjskim znakovima reći da li je došlo do reakcije.

Razmotrimo najčešće reakcije na primjeru kiselina, baza, oksida i soli - glavne klase anorganskih spojeva.

Predgovor
Uvod
§ 1. Predmet hemije zvuka
§ 2. Esej o razvoju hemije zvuka
§ 3. Eksperimentalne metode hemije zvuka
Poglavlje 1. Zvučno polje i ultrazvučna kavitacija
§ 4. Akustičko polje i veličine koje ga karakterišu (osnovni pojmovi)
§ 5. Akustična kavitacija u tečnostima
§ 6. Jezgra kavitacije u tečnostima
§ 7. Pulsiranje i kolaps kavitacionih mehurića
§ 8. Dinamika razvoja kavitacionog područja
Poglavlje 2. Eksperimentalna i teorijska proučavanja sonohemijskih reakcija i soioluminiscencije
§ 9. Uticaj različitih faktora na tok zvučno-hemijskih reakcija i soioluminiscencije
§ 10. Koluminiscencija u raznim tečnostima
§ 11. Fizički procesi koji dovode do pojave zvučno-hemijskih reakcija i soioluminiscencije
§ 12. Spektralne studije koluminiscencije
§ 13. Primarni i sekundarni elementarni procesi u kavitacionom mehuru
§ 14. Klasifikacija ultrazvučnih hemijskih reakcija
§ 15. O mehanizmu uticaja gasova i nastanku zvučno-hemijskih reakcija
§ 16. Akustična polja niskog intenziteta
§ 17. Niskofrekventna akustična polja
Poglavlje 3. Energija zvučno-hemijskih reakcija i fizičko-hemijskih procesa uzrokovanih kavitacijom
§ 18. Glavni načini pretvaranja energije akustičnih vibracija
§ 19. Hemijsko-akustički prinos produkta reakcije (energetski prinos)
§ 20. Početni hemijsko-akustički prinosi proizvoda ultrazvučnog cijepanja vode
§ 21. Energetski prinos soioluminiscencije
§ 22. Zavisnost brzine zvučno-hemijskih reakcija od intenziteta ultrazvučnih talasa
§ 23. Zavisnost brzine fizičkih i hemijskih procesa uzrokovanih kavitacijom od intenziteta ultrazvučnih talasa
§ 24. Opšti kvantitativni zakoni
§ 25. O odnosu između izlazne energije zvučno-hemijskih reakcija i sonoluminiscencije
Poglavlje 4. Kinetika ultrazvučnih hemijskih reakcija
§ 26. Stacionarno stanje za koncentraciju radikala usrednjenu za period oscilovanja i zapreminu (prva aproksimacija)
§ 27. Promjena koncentracije radikala u prosjeku po zapremini (druga aproksimacija)
§ 28. Kavitaciono-difuzijski model prostorno-vremenske raspodjele radikala (treća aproksimacija)
§ 29. Mesto energije ultrazvučnog talasa među ostalim fizičkim metodama uticaja na materiju
§ 30. Osobine širenja toplote iz kavitacionog mjehura
Poglavlje 5. Zvučna hemija vode i vodenih rastvora
§ 31. Glavne karakteristike dobijenih eksperimentalnih rezultata
§ 32. Sonoliza rastvora hlorsirćetne kiseline. O nastanku hidratiziranih elektrona u polju ultrazvučnih valova
§ 33. Oksidacija gvožđe(II) sulfata u polju ultrazvučnih talasa
§ 34. Redukcija cerijum (IV) sulfata u polju ultrazvučnih talasa
§ 35. Sinteza vodonik peroksida pri sonolizi vode i vodenih rastvora formata
§ 36. Proračun vrijednosti početnih hemijsko-akustičkih izlaza
§ 37. Zvučno-hemijske reakcije u vodi i vodenim rastvorima u atmosferi azota
§ 38. Pokretanje ultrazvučnim talasima lančane reakcije stereoizomerizacije etilen-1,2-dikarboksilne kiseline i njenih estera
Zaključak. Izgledi za upotrebu ultrazvučnih talasa u nauci, tehnologiji i medicini
Književnost
Predmetni indeks

Nevjerovatne činjenice

Molekularni materijal je toliko predvidljiv u našem svakodnevnom životu da često zaboravljamo koje se nevjerovatne stvari mogu dogoditi s osnovnim elementima.

Čak iu našim tijelima dešavaju se mnoge nevjerovatne kemijske reakcije.

Evo nekoliko zabavnih i impresivnih kemijskih i fizičkih reakcija u GIF obliku koje će vas podsjetiti na vaš čas hemije.

Hemijske reakcije

1. "Faraonova zmija" - razgradnja živinog tiocijanata

Spaljivanje živinog tiocijanata uzrokuje njegovo razlaganje na tri druge kemikalije. Ove tri hemikalije se zauzvrat raspadaju u još tri supstance, uzrokujući da se ogromna "zmija" razvije.

2. Gori šibica

Glava šibice sadrži crveni fosfor, sumpor i so bertolita. Toplina koju stvara fosfor razgrađuje so bertolita i pri tom oslobađa kisik. Kiseonik se kombinuje sa sumporom da bi se dobio kratkotrajni plamen koji koristimo za paljenje svijeće, na primjer.

3. Vatra + vodonik

Plin vodonik je lakši od zraka i može se zapaliti plamenom ili iskrom, što rezultira spektakularnom eksplozijom. Zbog toga se sada češće koristi helijum nego vodonik za punjenje balona.

4. Živa + aluminijum

Živa prodire u zaštitni oksidni sloj (rđu) aluminijuma, uzrokujući da on mnogo brže rđa.

Primjeri hemijskih reakcija

5. Zmijski otrov + krv

Jedna kap zmijinog otrova ispuštena u petrijevu posudu s krvlju uzrokuje da se ona sklupča u gustu grudu čvrste materije. To se dešava u našem tijelu kada nas ugrize zmija otrovnica.

6. Rastvor gvožđa + bakar sulfata

Gvožđe zamenjuje bakar u rastvoru, pretvarajući bakar sulfat u gvožđe sulfat. Čisti bakar se sakuplja na gvožđu.

7. Paljenje plinske posude

8. Tableta hlora + alkohol za trljanje u zatvorenoj boci

Reakcija dovodi do povećanja tlaka i završava pucanjem posude.

9. Polimerizacija p-nitroanilina

Na gifku se dodaje nekoliko kapi koncentrirane sumporne kiseline u pola kašičice p-nitroanilina ili 4-nitroanilina.

10. Krv u vodikovom peroksidu

Enzim u krvi zvan katalaza pretvara vodikov peroksid u vodu i plin kisika, stvarajući pjenu od mjehurića kisika.

Hemijski eksperimenti

11. Galijum u vrućoj vodi

Galijum, koji se uglavnom koristi u elektronici, ima tačku topljenja od 29,4 stepena Celzijusa, što znači da će se otopiti u vašim rukama.

12. Spora tranzicija beta kalaja u alfa modifikaciju

Na niskim temperaturama, beta alotrop kalaja (srebro, metalik) spontano se pretvara u alfa alotrop (sivi, praškasti).

13. Natrijum poliakrilat + voda

Natrijum poliakrilat, isti materijal koji se koristi u pelenama za bebe, djeluje poput sunđera da upija vlagu. Kada se pomiješa s vodom, spoj se pretvara u čvrsti gel, a voda više nije tekućina i ne može se izliti.

14. Gas radon 220 se ubrizgava u komoru za maglu

Tragove u obliku slova V uzrokuju dvije alfa čestice (jezgra helijuma-4) koje se oslobađaju kada se radon raspadne u polonij, a zatim olovo.

Kućni hemijski eksperimenti

15. Hidrogel kuglice i šarena voda

U ovom slučaju, difuzija je na djelu. Hidrogel je polimerna granula koja odlično upija vodu.

16. Aceton + polistirenska pjena

Stiropor je napravljen od ekspandiranog polistirena, koji kada se otopi u acetonu ispušta zrak u pjenu, zbog čega izgleda kao da otapate veliku količinu materijala u maloj količini tekućine.

17. Suhi led + sapun za suđe

Suhi led stavljen u vodu stvara oblak, a sapun za pranje posuđa u vodi zadržava ugljični dioksid i vodenu paru u obliku mjehurića.

18. Kap deterdženta dodata u mleko sa prehrambenim bojama

Mlijeko je uglavnom voda, ali sadrži i vitamine, minerale, proteine ​​i sitne kapljice masti suspendirane u otopini.

Sapun za pranje posuđa slabi hemijske veze koje drže proteine ​​i masti u rastvoru. Molekuli masti postaju zbunjeni dok molekuli sapuna jure okolo da se sjedine s molekulima masti dok se otopina ne pomiješa ravnomjerno.

19. "Slonova pasta za zube"

Kvasac i topla voda se sipaju u posudu sa deterdžentom, vodikovim peroksidom i bojom za hranu. Kvasac djeluje kao katalizator za oslobađanje kisika iz vodikovog peroksida, stvarajući mnoge mjehuriće. Rezultat je egzotermna reakcija, sa stvaranjem pjene i oslobađanjem topline.

Hemijski eksperimenti (video)

20. Sijalica je pregorela

Volframova nit se lomi, uzrokujući električni kratki spoj koji uzrokuje da žarna nit svijetli.

21. Feromagnetna tečnost u staklenoj posudi

Feromagnetni fluid je fluid koji postaje visoko magnetiziran u prisustvu magnetnog polja. Koristi se u hard diskovima i mašinstvu.

Još jedna feromagnetna tečnost.

22. Jod + aluminijum

Oksidacija fino usitnjenog aluminija događa se u vodi, stvarajući tamnoljubičaste pare.

23. Rubidijum + voda

Rubidijum vrlo brzo reaguje sa vodom i formira rubidijum hidroksid i gas vodonik. Reakcija je toliko brza da bi se mogla slomiti ako se odvija u staklenoj posudi.